XXX公司消防设计总说明

山东中联化学50万吨/年氯碱搬迁改造项目一期工程

烧碱及中央化验楼、机电维修消防设计总说明

1 主要设计依据：

《建筑设计防火规范》 GB50016-2006

50160-2008 《石油化工企业设计防火规范》 GB

《建筑灭火器配置设计规范》 GB50140-2005

50057-94（2000年版）《建筑物防雷设计规范》 GB

50058-92

《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》 GB

《火灾自动报警系统设计规范》 GB

50116-98

3097-2000 《石油化工静电接地设计规范》 SH

50222-95（2001修订版）《建筑内部装修设计防火规范》 GB

《工业企业总平面设计规范》 GB

50187-93

50489-2009 《化工企业总图运输设计规范》 GB

《钢结构防火涂料应用技术规范》 CECS24:90

《建筑钢结构防火技术规范》 CECS200:2006

50011-2001 《建筑抗震设计规范》 GB

67-2006 《办公建筑设计规范》 JGJ

《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》 GB50493-2009

2 工程概况

2.1 装置的组成、产品方案、设计生产能力

项目名称：山东中联化学50万吨/年氯碱搬迁改造项目一期工程

项目简称：山东中联化学50万吨/年氯碱搬迁改造项目一期工程

建设单位：山东中联化学有限责任公司

建设地址：本工程用地位于山东济宁阳城煤炭资源综合利用示范区境内，汶上

与梁山交界处，距汶上县城区10公里，距离阳城煤矿、阳城电厂约

3公里，南临兖梁公路。

建设性质：搬迁、新建项目

产品方案：32万吨/年烧碱+7万吨/年VCM。

年操作时间：8000小时。

— 1 —

本工程由烧碱装置、氯乙烯装置、公用工程装置及辅助装置及全厂服务性工程组成。

本消防设计总说明内容包括烧碱装置、中央化验楼及机电维修等。其中离子膜烧碱装置组成包括：一次盐水及原盐储运工段、二次盐水及电解工段、氯气处理工段、氢气处理及氯化氢工段、液氯及包装工段、罐区等。

2.2 生产方法及工艺流程简述

本项目烧碱以食盐为原料经过一次精制和螯合树脂塔二次精制，除去盐水中的钙、镁、铁等金属离子及其它有害杂质，连续送入离子电膜电解槽，在直流电的作用下，电解槽阴极侧产生氢气和烧碱，阳极侧产生氯气，氯气经过冷却、压燥、压缩大部分送入氯化氢合成工段与氢气在合成炉中生成氯化氢供给聚氯乙烯装置作为原料，剩余的氯气送给液氯工序提压后进行高压液化，制成液氯，未液化的尾气去生产高纯盐酸，还有部分废氯用碱液吸收制成次氯酸钠。氢气经处理后送氯化氢合成工段。电解槽排出的碱液，浓度为32%NaOH冷却后可以直接作为商品进入市场。

2.3 单项装置火灾危险性分类情况，建筑物分类情况

本工程烧碱装置的主要危险场所为：电解工段、氯气处理工段、氢气处理及氯化氢合成工段，火灾危险类别为甲类；液氯工段火灾危险类别为乙类；其它工段及建构筑物的火灾危险类别为丙类或丁戊类。

涉及的主要危险物料性能表见下表2.3-1。

装置主要危险物料性能表

表2.3-1

空气中

爆炸极限序

号

名称分子量熔点沸点闪点燃点

上限下限毒性

火

险

分

类

爆炸

组级

备

注

1 氯气71 -101.6 -34.5 高度- -

2 氢气 2 -259.18 -252.874.2 4.1甲AT

Ⅱ2

3 装置火灾危险分析及防火安全措施

3.1 工艺过程

3.1.1 工艺过程火灾危险特征

— 2 —

本工程烧碱装置的主要危险场所为：电解工段、氯气处理工段、氢处理及氯化氢合成。这些生产工段中使用和产生的物料一部分具有易燃、易爆特性。遇火星、高热或与易燃气体混合会发生燃烧爆炸。

3.1.2 生产过程中火灾和爆炸危险分析及安全控制措施

（1）电解

1）生产火灾类型：甲类。

2）主要易燃、易爆危险物料：氢气。

3）防范措施：在电解工序厂房内设可燃气体报警器，所有设备及管道均静电接地处理，厂房内作良好的通风处理。

4）流程简述：本工段生产能力定为16+16万吨/年生产能力，采用氯工程的电解槽，其中拆迁旧的电解槽，再新上一部分电槽。

由盐水二次精制工序来的二次精制盐水添加部分淡盐水经过阳极液进料总管以及软管送入电解槽各单元槽的阳极室中。阳极液电解后产生淡盐水和氯气，经过各单元槽的阳极液出口软管以及阳极液排出管之后进入阳极液分离器。在阳极液分离器内氯气从淡盐水中被分离后送氯气处理工序。淡盐水从阳极液分离器流到淡盐水受槽之后由淡盐水泵送到脱氯塔。

阴极液用烧碱液循环泵在各单元槽的阴极室以及阴极液槽之间少量循环。为保持电解液温度在85～90℃，部分阴极液送入阴极液冷却器中，用冷却水进行冷却。成品碱经过液面调节阀以及流量累积仪从阴极液槽中用成品碱泵抽出，经冷却降温后送到液碱储槽。

电解所产生的氢气在阴极液分离器中分离之后送氢气处理工序。

（2）氯气处理

1）生产火灾类型：甲、乙类。

2）主要易燃、易爆危险物料：氢气、氯气。

3）防范措施：在氯气处理工段厂房内设可燃气体报警器，所有设备及管道均做静电接地处理，厂房内作良好的通风处理。

4）流程简述：

氯气处理工序

从电解工序来的高温湿氯气经氯气洗涤塔用氯水洗涤冷却到约45℃，然后进入钛管冷却器，用冷冻水将其冷却到约12-15℃。然后氯气经水雾捕集器捕集到氯气中

— 3 —

的冷凝水滴后，进入一段填料干燥塔用硫酸从塔顶喷淋进行干燥，干燥后的氯气再经一级泡罩塔进一步干燥，使干燥后的出塔氯气含水量小于50wtppm。氯气经酸雾捕集器进入氯气压缩机，压缩后的氯气出口压力为0.5MPaG，经氯气分配台以管道送往各单元用氯装置。

（3）氢气处理工序

自电解工序来的湿氢气，经氢气洗涤塔用洗涤水直接喷淋洗涤冷却至40℃左右。氢气由氢气压缩机压缩后进入氢气冷却器用冷水冷却后，再经水雾捕集器、氢气分配台去盐酸，氯化氢合成工段及其它用氢单元（环已酮装置）。

（4）氯化氢合成与高纯盐酸工艺

设计选用高温组合式二合一石墨合成炉和组合式二级降膜吸收器与尾气吸收塔，用纯水吸收氯化氢制出31wt%高纯盐酸。石墨合成炉制出的氯化氢纯度≥94wt%，同时副产蒸汽容易操作，运行稳定。

（5）液氯及包装工艺

设计选用高压氯气压缩机使氯气增压，高温高压法液化，液氯依自身压力同时经磁力式液氯包装泵充装钢瓶。该工艺特点是流程短，用冷量少，能耗低。

3.2总图布置

3.2.1 总平面布置方案

本项目烧碱装置及机电仪维修（戊）适用《建规》，化验楼（一类重要设施）与周边装置适用《石化规》。其中烧碱装置区：二次盐水及电解（甲）、氯气处理（乙）、氢气处理及氯化氢（甲）、一次盐水及原盐储运（戊）、液氯及包装（乙）。

根据用地条件及各个装置间物流关系等，将烧碱装置布置于厂区的中部，从西往东依次为一次盐水及盐库、二次盐水及点解、氯气处理、氢气处理及氯化氢和液氯包装；化验楼布置在氯气处理北侧；机电仪维修布置在厂区东南侧。在厂区中西侧靠近烧碱区，设置有一条通往厂区外的运输通道，以满足厂区运输要求。

3.2.2 消防间距

1）烧碱装置区：

区内各装置单元之间间距均大于12米，满足《建规》第3.4.1的规定不小于12米的要求。

a）二次盐水装置

二次盐水装置与周边设施的防护距离见表3.2-1。

— 4 —

二次盐水装置与周边设施安全防护距离

表3.2-1

（b）氯气处理

氯气处理与周边设施的防护距离见表3.2-2。

表3.2-2

— 5 —

（c）液氯及包装

液氯及包装与周边设施的防护距离见表3.2-3。

表3.2-3

2）仓储区

仓储区内建构筑物火险等级均不大于丙类，间距均大于15米，满足《建规》第3.4.1的规定。

仓储区距离北侧生产装置区间距35米，满足《石化规》第4.2.12条的规定。

3）外部间距

本工程为搬迁改造项目，周边均为本项目其他用地，间距大于40米，满足《石化规》第4.1.10条的规定。

3. 2. 3 消防道路及出入口

本工程厂区根据化工企业的特点，在整个厂区周边设置了环形道路，同时在装

— 6 —

置内部和四周也设置了环行的消防道路，满足在火灾事故状态下人员能够及时便捷疏散，消防车辆和消防人员能便捷进入事故现场。以上道路消防道路宽度均不小于4米，转弯半径不小于12米。

整个厂区内设置4个出入口，其中西侧分别设置两个货运出入口，东侧设置一个货运出入口，厂前区设置一个人流入口。面向北侧和南侧厂区外主道路，用于原料及成品的物流出入，同时在厂区西侧设置一个物流出入口，这4个大门均可在火灾事故状态下作为紧急出入口。

以上消防道路及出入口设置均满足规范《石油化工企业设计防火规范》（GB 50160—2008）和《建筑设计防火规范》（GB50016—2006）相关规定。

3. 2. 4 竖向设计

厂区总体高差不大，整体高差在1.5米左右。所以，竖向采用缓坡式布置方式。因此厂区场地高差和道路坡度对消防操作无影响。

场地排雨水通过路上的雨水箅子收集经过厂区雨水管网排出厂区外。

3. 3 建筑与结构

3. 3. 1 本工程TCC设计范围内共有建、构筑物8个；其中：

1)中央化验室的防火设计按照《建规》中的民用建筑考虑：

2)除上述建构筑物外的各工段中的其它建筑物均按厂房考虑

3. 3. 2 建、构筑物的生产类别和耐火等级

本工程建筑物和生产类别和耐火等级见表3.3-1

表3.3-1

结构型式

序号建、构筑物

名称

建、构筑

物代号砌体

结构

钢筋砼

框架结构

钢筋砼

排架结构

生产

类别

耐火

等级

备注

1 一次盐水及

原盐储运

510 / 是/ 戊二级

2 盐泥压滤511 是戊二级

— 7 —

结构型式

序号建、构筑物

名称

建、构筑

物代号砌体

结构

钢筋砼

框架结构

钢筋砼

排架结构

生产

类别

耐火

等级

备注

二次盐水戊

电解部分甲

3 二次盐水及

电解

520

脱氯乙

二级

4 氯气处理(含

事故氯)

530 / 是/ 甲二级

5 氢气处理及

氯化氢

540 / 是/ 甲二级

6 液氯及包装550 是乙二级

7 中央化验楼151 是民用二级

8 机电维修340 是戊二级

3. 3. 3 本工程各建、构筑物的构件的燃烧性能和耐火极限

各建、构筑物的构件的燃烧性能和耐火极限一览表

表3.3-2

构件构造

序号构件名称结构类型

构件做法尺寸

耐火

极限

（h）

规范要

求耐火

极限

（h）

构件

燃烧

性能

备注

1 防火墙烧结普通砖厚240 8.0 3.0 非

2 承重墙烧结普通砖厚370 8.0 2.5 非

3 楼梯间墙粘土空心砖厚240 8.0 2.0 非

4 非承重墙框架结构粘土空心砖厚240 8.0 0.

5 非

— 8 —

构件构造

序号构件名称结构类型

构件做法尺寸

耐火

极限

（h）

规范要

求耐火

极限

（h）

构件

燃烧

性能

备注

疏散走道

两侧的墙

框架结构粘土空心砖厚240 8.0 1.0 非

5 房间隔墙框架结构粘土空心砖厚240 8.0 0.5 非

6 多层的柱框架结构

排架结构

钢筋混凝土柱500×500 >5.0 2.5 非框架结构

排架结构

钢筋混凝土柱500×500 >5.0 2.5 非

7 支承单层

的柱

钢结构钢柱 0.25

2.5 非

刷防

火涂料框架结构钢筋混凝土梁保护层20 1.75 1.5 非

8 梁

钢屋架梁钢梁 1.5

1.5 非

刷防火涂料

9 楼板框架结构

排架结构

钢筋混凝土 80、100 >1.5 1.0 非

10 屋顶承重

结构

框架结构钢筋混凝土 80、100 ＞1.50.5 非

11 吊顶轻钢烤漆龙骨矿棉板吊顶铝合金吊顶，

PVC吊顶

0.25 0.25 非

注：本表中的允许值是二级耐火建筑的允许值。本工程无甲乙丙类液体火焰，所以钢结构的屋顶承重构件的耐火要求按防火规范第3.2.8条执行。

综上，本工程各部构件的耐火极限及燃烧性能都能满足二级耐火建筑的要求。

3. 3. 4 建、构筑的耐火等级、层数和占地面积

本工程各类厂房和民用建筑，能满足规范要求，详见表3.3-3。

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建、构筑物的耐火等级、层数和占地面积一览表

表3.3-3

建筑物、构筑物特征

钢筋混凝土结构

排架框架砖混结构钢结构

序号名称

长×宽

m

建筑

面积

m2层数层高

（m）

檐高

（m）

层数层高

（m）

檐高

（m）

层数层高

（m）

檐高

（m）

层数层高

（m）

备注

1 一次盐水及原盐储

运

38X15.5

54X15.5

14X9

868

3881

378

3

5

3

11

26.5

12

2

盐泥压滤30X15.5 930 2 14.1

3 二次盐水及电解98X33 323

4 1、1

（框、排

14 1 10

4 氯气处理(含事故氯)78X28 2802 4

19

5 氢气处理及氯化氢78X20 2448 4 22.5

6 液氯及包装84X30 2520 1 10 1 7.5

7 中央化验楼70X15 4200 4 13.2

8 机电维修66X18 1188 1 11

由上表可知，本工程建筑物的耐火等级?层数、占地面积和防火分区均满足《建规》中第3.3条的相关要求。

— 10 —

3. 3. 5 厂房防爆

本工程二次盐水电解、氢气处理及氯化氢等属于甲类生产的厂房，对此防爆厂房主要采取如下措施：

厂房结构形式：采用敞开式框架和半敞开式排架及复合压型钢板泄爆屋面的做法。楼、地面采用不发火花混凝土或砂浆面层。

3. 3. 6 建筑物的安全疏散

本工程中各建筑物的安全出口数目详细数据见表3.3-5

建筑物安全疏散数据一览表

表3.3-5

序号建、构筑物

名称

疏散

口数

目

疏散

宽度

m

规范允许最

小疏散宽度

m/百人

最远

疏散

距离

m

规范允许

最远疏散

距离

m

楼梯

形式

所能满足防火规范

的条文

1 一次盐水及原盐

储运

5 12 1.00 20 不限RC 第3.7.4,3.7.5条

2 盐泥压滤

3 9 1.00 15 不限

CS

第3.7.4,3.7.5条

3 二次盐水及电解6

8

6

9

36

9

0.60

0.60

1

21

30

12

25

60

不限

RC

CS

CS

第3.7.4,3.7.5条

4 氯气处理(含事

故氯)

2 3 0.6 20 25 CS

第3.7.4,3.7.5条

5 氢气处理及氯化

氢

8 24 0.6 20 25 CS 第3.7.4,3.7.5条

6 液氯及包装

7 25 1.00 20 50 RS

CS

第3.7.4,3.7.5条

7 中央化验楼 2 4.5 0.60 10 22 RC

CS

第5.3.13,5.3.17条

8 机电维修 2 6 0.60 18 不限RS 第3.7.4,3.7.5条

RC：钢筋混凝土；CS：钢楼梯

本工程各厂房的安全疏散均能满足《建规》中3.7.1条~3.7.7条要求、各库房的安全疏散均能满足《建规》中3.8.1条~3.8.9条要求。民用建筑均满足《建规》中5.3章节相应规定。建筑物疏散用楼梯间、楼梯和门均能满足《建规》中7.4各条要求。

按《建规》要求，工业建筑厂房和仓库疏散室内疏散楼梯的最小宽度不小于 1.1m，室外疏散楼梯应满足建规7.4.5要求。

3. 3. 7 建筑物的内装修：

厂房部分地面采用混凝土地坪、水泥地坪、地板砖,属A类；墙面采用中档涂料、复合压型钢板，属A和B1类装修材料；顶棚采用中档涂料、复合压型钢板，属A和B1类装修材料，各部位装修均满足规范要求。

民用建筑的内装修，地面、墙面均采用燃烧性能等级B1级材料，顶棚为A级，有吊顶的房间采用轻钢龙骨吊顶，可作为A级材料。民用建筑内的固定家具，窗帘及其他装饰物，均采用不低于B2级的材料。

3. 3. 8 构筑物防火：

构筑物防火按《石化规》第5.6.1和5.6.2条规定做耐火保护，耐火层为耐火极限不低于1.5h的厚型无机防火涂料。

3. 4 排水

排水系统按清污分流的原则，主要分为生产排水系统、生活排水系统，清净排水系统。对清净塔排出的次氯酸钠溶液，单独设排水明沟送入污水处理站，明沟设轻型盖板。

3. 5 电气专业消防措施

3.5.1供电的负荷等级、电源的数量及消防用电的可靠性

本工程供电的负荷等级，除消防水泵和部分工艺用电设备为一级负荷外，其余绝大部分工艺负荷为二级负荷，辅助设施负荷为三级负荷。

本工程正常供电电源为两回路110kV电源，另有一路110kV备用电源引自不同的上级变电站，具有较高的可靠性，满足装置内一级负荷的用电要求。

3.5.2全厂主要生产车间及辅助设施均有应急照明和疏散照明，应急照明和疏散照明采用自带蓄电池的照明灯具。

3.5.3爆炸和火灾危险场所的等级与电器设备的选型、规格和依据

依据国标GB50058-92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》，本厂部分区域为2区爆炸危险场所，爆炸危险场所内所有电气设备均考虑防止引起火灾和爆炸的因素，所有的电气设备选用隔爆和增安型。

全厂所有电缆敷设均考虑采用阻燃防护措施。采用防火堵料，填料或阻火包，耐火隔板等防火措施。

3.5.4防雷、防静电等装置的设计要点和依据

3.5.

4.1 防雷设计

依据国标GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》，界区内所有生产厂房及辅助设施根据防雷计算和环境特征确定其防雷等级，设置相应的防雷保护设施。

3.5.

4.2 防静电设计

该装置设有全厂接地网，作为保护接地，防雷接地，防静电接地共同的接地系统，总接地电阻不大于1欧姆。

凡生产，储运过程中会产生静电的管道，容器，储罐和加工设备均做可靠静电接地。

3. 6 采暖与通风

3. 6. 1 水管材料均采用碳钢或不锈钢管材。

3. 6. 2 下列情况之一的空调系统的送、回风总管均设置防火阀：

?送、回风总管穿过机房的隔墙和楼板处；

?通过火灾危险性大的房间隔墙和楼板处的送、回风总管；

?每层送、回风水平风管与垂直总管的交接处的水平管段上。

3. 6. 3 风管的材料为普通钢板或镀锌钢板，为不燃材料。

3. 7 仪表检测

为确保人身和生产设备安全，在氯化氢装置设置必要的氢气（H2）可燃气体检测和氯气（CL2）有毒气检测器。监测可能泄露的可燃及毒害气体。

4 消防设计

为充分贯彻“预防为主，防消结合”的消防方针，本设计依据国家现行消防法规的要求，并结合总图布置、工艺生产装置特点及物料物性特征等，确定设计原则为：严格遵守国家现行消防法规的规定，建立完善的消防体系，实施有效控制，防止火灾事故发生，确保安全生产。主要生产装置中的各建构筑物的火灾危险类别大多数为甲类或甲A类，其它部分为丙丁戊类，火灾危险性较大，生产及储存过程中使用大量易燃物料和可燃气体，如操作不慎，管理不严或设施不当，势必引发火灾爆炸事故，造成人员伤亡或财产损失。因此，本工程消防设计将严格遵守国家现行消防法规的规定，充分尊重当地消防监督部门的意见，采取严密措施，确保安全生产。

根据本工程的火灾危险特性，遵循设计规范的相关规定，确定设计采用的消防设施方案为：以水消防为主，辅以移动式灭火器。

4.1 消防给排水系统

4.1.1 消防水源

本工程消防水源本厂区消防管网，消防用水量和水压均由厂区环状给水管网负责供给。

4.1.2 消防水泵及消防水池

本工程厂区内新建消防水池一座，总有效容积3500m3，设置了一套独立的稳高压消

防水系统，包括消防电泵3台；2用1备，单泵能力：Q=330m3/h，H=95m，P=160kW/380V；稳压泵2台，1用1备，单泵能力：Q=15m3/h，H=95m，P=11kW/380V。管网压力平时由稳压泵负责，稳压泵自动启停（管网压力降低至某一值时开启，升高至某一值时停泵），由设置在主管网上的压力开关控制，火灾时高压消防水用量剧增，将使管网压力剧降，当降至某一设定值时，自动启动一台消防电泵，如压力继续下降，则自动第二台消防泵。及时提供着火点灭火用水。高压消防泵组供出水主管为2根，其中1根发生故障时，另1根能通过全部消防用水。

消防水池及水泵均可满足本工程消防用水需要。

4.1.3消防水管网和室外消防栓

本工程消防给水管线消防水管道环状布置，从净水站消防水给水系统双线接引。两连接管之间设切断阀，当其中一条出水管检修时，另一条出水管仍能供应全部消防用水量。

消防给水管道埋地敷设，在各装置区周围成环状布置。新建装置区周围布置室外地上式消火栓，间距不超过60米。环状管网上用阀门分成若干独立段，每段内的消火栓数量不超过5个。在其它辅助生产区周围的消火栓间距不超过100米。

4.1.4室内消防栓及消防竖管

本工程室内室内消火栓明装，消火栓箱采用钢制-铝合金，消火栓采用SNW65型消火栓，直流水枪为?19mm，消防水带采用L=25m。消火栓栓口中心安装高度1.10m（指距所在层地面）。

氯气处理、氢气处理等高度超过15米的甲乙类生产装置框架平台处，均设置半固定式的消防给水竖管，并在每层设消防接口，消防给水竖管间距不超过50米。

4. 2 火灾自动报警系统

4. 2. 1 在化验楼、机电仪维修建筑物内设置感烟探测器、手动报警按钮和声光报警器等，用于报警。

4. 2. 2 在氢气处理及氯化氢爆炸危险区域内：设置本质安全型防爆手动报警按钮，并使用防爆型声光报警器作为警报设施。防爆接口模块（安全栅）和声光报警驱动模块等设备安装在安全区内。

4. 2. 3 对报警的要求。

4. 2. 3. 1本火警系统设有防爆声光报警器驱动模块，以保证当探测器、手动报警按钮和信号输入模块等动作时，所有声光报警器将立即自动启动。任—个感烟探测器动作，视为火灾报警。

4. 2. 3. 2立即在火灾报警控制器、报警，显示具体位置或区域。

4. 2. 3. 3停止有关部位的空调送风机，关闭电动防火阀，并接收其反馈信号。

4. 2. 3. 4启动有关部位的防烟和排烟风机、排烟阀，正压关风阀等，并接受其反馈信号。

4. 2. 3. 5 —个探测区域内的两个探测器相继动作或任—个手动报警按钮动作视为火灾确认，并且切断有关部位的非消防电源。

4. 3 其他消防设施

根据《石油化工企业设计防火规范》GB 50160-2008以及《建筑灭火器配置设计规范》GB 50140-2005的规定，并根据建构筑物火灾危险等级、保护面积等因素，配置了相应数量和种类的灭火器，用以扑救小型初始火灾。在烧碱工艺生产装置配置8kg手提式ABC 类干粉灭火器，在电解厂房等属于火灾严重危险类别的区域，还适量增设20 kg推车式ABC 类干粉灭火器；在中央化验楼有贵重仪器的房间配置7kg手提式CO2灭火器，在机电维修车间等轻危险等级场所配置5kg手提式ABC类干粉灭火器。

中国天辰工程有限公司

烧碱项目组

2011-9-29